形狀記憶高分子納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的構(gòu)建及其性能研究.pdf

1、作為新興的智能材料，形狀記憶高分子的形狀記憶效應(yīng)可以歸因于其高分子網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)點和可逆開關(guān)單元;它們能“記住”一個或多個臨時賦形，當(dāng)受到如熱、水、光等外界刺激就能恢復(fù)其原始的形態(tài)。形狀記憶高分子具備突出的刺激響應(yīng)性和驅(qū)動性，倍受各界關(guān)注，而形狀記憶高分子材料及其應(yīng)用技術(shù)在2015年就躋身國家重點支持的高新技術(shù)。形狀記憶高分子與各種各樣納米材料結(jié)合是近年來受關(guān)注的研究熱點之一，形狀記憶高分子納米復(fù)合材料可以極大地強(qiáng)化或者拓展形狀記憶高分子的

2、功能，完善其應(yīng)用技術(shù)。本論文以功能性形狀記憶聚氨酯為基材，通過與碳納米管、銀納米線、金等納米材料復(fù)合，構(gòu)建了一系列新型的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，重點研究了復(fù)合體系的多重刺激響應(yīng)傳感性能，具體包括:熱/電、水和光學(xué)傳感性能。主要工作如下:
　　(1)采用簡易的轉(zhuǎn)移法，制備了具有雙層結(jié)構(gòu)的納米銀線/形狀記憶聚酯(AgNWs/SMPU)納米復(fù)合材料，用SEM對復(fù)合材料的微觀形貌和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，AgNWs鑲嵌在SMPU基材的表層。通過拉力試驗機(jī)、

3、電化學(xué)工作站等展開性能分析，復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的柔韌性和優(yōu)越的導(dǎo)電性，而且其導(dǎo)電性呈現(xiàn)與拉伸形變相關(guān)的可逆變化。實驗發(fā)現(xiàn)，電流和高溫都能驅(qū)動被賦形的復(fù)合材料回復(fù)原始形狀，而電流能使復(fù)合材料在5s內(nèi)實現(xiàn)快速回復(fù)（回復(fù)率82％）;高溫刺激被拉伸賦形的復(fù)合材料回復(fù)形狀的同時，材料的導(dǎo)電性也得以恢復(fù)。該材料通過電信號的變化可以對外界溫度做出應(yīng)答，是一種新穎的導(dǎo)電型溫度傳感器的理想材料。
　　(2)通過簡易的轉(zhuǎn)移法，制備了具有雙層結(jié)構(gòu)的碳納

4、米管/形狀記憶聚酯(CNTs/SMPU)納米復(fù)合材料，用SEM、接觸角測量儀和電化學(xué)工作站等對復(fù)合材料的微觀形貌、結(jié)構(gòu)以及性能進(jìn)行了表征，嵌在SMPU基材表層的CNTs賦予了材料導(dǎo)電性并改善了SMPU的親水性，所以對復(fù)合材料的電和水刺激響應(yīng)的形狀記憶效應(yīng)進(jìn)行了探索，并發(fā)現(xiàn)電響應(yīng)的形狀記憶行為明顯比水響應(yīng)的快。結(jié)合兩種刺激響應(yīng)性，設(shè)計了一個膨脹過程來試驗該復(fù)合材料的水傳感效果。結(jié)果表明，拉伸賦形可以增大復(fù)合材料與水接觸時的電阻率變化幅度，

5、提高對水靈敏度。
　　(3)利用真空磁控濺射法在事先拉伸賦形的SMPU基材上沉積一層單質(zhì)Au納米層，由于兩者剛性失配，在形狀回復(fù)行為中SMPU基材表層就會形成Au微納米褶皺，從而制備了Au/SMPU納米復(fù)合體系。利用AFM對復(fù)合材料的表面形貌進(jìn)行了表征，采用軟件Nanoscope對褶皺分布進(jìn)行統(tǒng)計分析。本論文探索了SMPU基材不同的拉伸比率對Au微納米褶皺形貌的影響，并發(fā)現(xiàn)在微米褶皺表面上共存著一種次生的Au納米島狀結(jié)構(gòu)。通過P3